(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ次元作業空間において末端部を目標点に移動させるための多関節アームを有するロボットであって、運動連鎖を規定する少なくともＮ＋１個の電動関節と、該電動関節の移動を制御するコンピュータとを含み、前記コンピュータは、前記多関節アームの前記末端部を事前配置する第１工程と、該末端部を精密配置する第２工程とを制御し、
前記第１工程は、前記末端部を前記Ｎ次元作業空間における関心領域内の最適配置領域の中心に可能な限り近くに引き込む工程を含み、該中心は、前記少なくともＮ＋１個の電動関節の中から選択されるＮ個の二次電動関節に応じて定められ、
前記第２工程は、前記Ｎ個の二次電動関節を除く全ての電動関節の動きを阻止する工程と、前記Ｎ個の二次電動関節のうちの少なくとも１個の二次電動関節の基本移動を通じて、前記末端部の移動を制御する工程とを含み、該少なくとも１個の二次電動関節は回転軸を有し、
前記ロボットは、前記Ｎ個の二次電動関節が前記運動連鎖における最後のＮ個の電動関節だけではないように構成される
ことを特徴とするロボット。
【請求項２】
前記第１工程が終了した段階において、前記少なくとも１個の二次電動関節は、該少なくとも１個の二次電動関節の回転軸と前記末端部との間の距離が前記二次電動関節以外の電動関節と前記末端部との間の距離に対して小さくなるように配置されることを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
三次元作業空間での配置のための前記多関節アームは、少なくとも４個の電動関節を含み、その中の少なくとも３個は回転軸を有する二次電動関節であり、前記第１工程は前記末端部を前記関心領域にもたらす工程を含み、該関心領域は三次元作業空間のサブアセンブリであり、前記第２工程は、前記二次電動関節を除く全ての電動関節の動きを阻止する工程と、前記二次電動関節の少なくとも１個の回転による基本移動を通じて前記精密配置を実行する工程とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット。
【請求項４】
三次元作業空間での配置のための前記多関節アームは、少なくとも４個の電動関節を含み、その中の少なくとも２個は回転軸を有し、前記第１工程は前記末端部を前記関心領域にもたらす工程を含み、該関心領域は三次元作業空間のサブアセンブリであり、前記第２工程は、それらの中の２個が前記回転軸を有する３個の二次電動関節を除く全ての電動関節の動きを阻止する工程と、前記二次電動関節の少なくとも１個の基本移動を通じて、前記精密配置を実行する工程とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット。
【請求項５】
三次元作業空間への配置のための前記多関節アームは、少なくとも４個の電動関節を含み、その中の少なくとも１個は回転軸を有し、前記第１工程は前記末端部を前記関心領域にもたらす工程を含み、該関心領域は三次元作業空間のサブアセンブリであり、前記第２工程は、それらの中の１個が前記回転軸を有する３個の二次電動関節を除く全ての電動関節の動きを阻止する工程と、前記二次電動関節の少なくとも１個の基本移動を通じて、前記精密配置を実行する工程とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット。
【請求項６】
前記多関節アームは少なくとも３個の電動関節を含み、その中の少なくとも２個は互いに平行な回転軸を有する第１及び第２二次電動関節であり、前記第１工程は前記末端部を前記関心領域にもたらす工程を含み、該関心領域は円板であり、該関心領域の中心は、前記末端部を含むと共に前記第１及び第２二次電動関節の回転軸と直角な平面に含まれる二等辺直角三角形の斜辺と対向させられる頂点であり、該斜辺は、前記第１二次電動関節の回転軸上の第１頂点と、前記第２二次電動関節の回転軸上の第２頂点とを有し、前記円板の直径は、第１及び第２二次電動関節の回転軸の間の距離と等しく、前記第２工程は、前記第１及び第２二次電動関節を除く全ての電動関節の動きを阻止する工程と、前記二次電動関節の少なくとも１個の回転による基本移動を通じて、前記精密配置を実行する工程とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット。
【請求項７】
前記多関節アームは少なくとも３個の電動関節を含み、その中の少なくとも２個は互いに平行な回転軸を有する二次電動関節であり、前記第１工程は前記末端部を前記関心領域にもたらす工程を含み、前記第２工程は、前記二次電動関節を除く全ての電動関節の動きを阻止する工程と、該二次電動関節の少なくとも１個の回転による基本移動を通じて、前記精密配置を実行する工程とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット。
【請求項８】
二次元作業空間での配置のための前記多関節アームは、少なくとも３個の電動関節を含み、その中の少なくとも１個は回転軸を有し、前記第１工程は前記末端部を前記関心領域にもたらす工程を含み、該関心領域は二次元作業空間のサブアセンブリであり、前記第２工程は、それらの中の１個が前記回転軸を有する２個の二次電動関節を除く全ての電動関節の動きを阻止する工程と、前記二次電動関節の少なくとも１個の基本移動を通じて、前記精密配置を実行する工程とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット。
【請求項９】
前記運動連鎖の上流側に配置される少なくとも１個の付加的な電動関節を含み、該付加的な電動関節が、前記第１工程の前の工程で、前記関心領域を画定するように動作することを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット。
【請求項１０】
前記精密配置は、目標点に関して不感帯の外に配置される特定の点から目標点までの移動経路の一部の再生を通じて間接的に得られ、その結果、乾燥摩擦の問題を解消し、前記移動経路の再生は前記目標点に対する到達点の偏差を考慮して行われることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項１１】
前記精密配置は、前記末端部の位置及び前記目標点の間の距離を減少させ、且つ前記二次電動関節の基本移動により、前記ロボットを制御することを可能にする外受容情報を処理することにより得られることを特徴とする請求項１０に記載のロボット。
【請求項１２】
前記第１工程及び前記第２工程は、連続移動のための制御法則を準備するために、実行に先立ち計算されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項１３】
前記第１工程及び前記第２工程は、移動過程における制御法則および定期的な再計算を準備するために、実行に先立ち計算されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項１４】
前記精密配置のためのロボットの制御は、前記第１工程の完了に際して、より良好な配置精度のために、局所補正工程を用いることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項１５】
手首が前記末端部に固定されて、オブジェクト又はツールの配向制御を可能にすることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項１６】
運動連鎖を規定する少なくともＮ＋１個の電動関節を有するロボットの多関節アームの末端部をＮ次元作業空間において移動させる方法であって、
前記多関節アームの前記末端部を事前配置する第１工程と、該末端部を精密配置する第２工程と、を備え、
前記第１工程は、前記末端部を前記Ｎ次元作業空間における関心領域内の最適配置領域の中心に可能な限り近くに引き込む工程を含み、該中心は、前記少なくともＮ＋１個の電動関節の中から選択されるＮ個の二次電動関節に応じて定められ、
前記第２工程は、前記Ｎ個の二次電動関節を除く全ての電動関節の動きを阻止する工程と、前記Ｎ個の二次電動関節のうちの少なくとも１個の二次電動関節の基本移動を通じて、前記末端部の移動を制御する工程とを含み、該少なくとも１個の二次電動関節は回転軸を有し、前記Ｎ個の二次電動関節が前記運動連鎖における最後のＮ個の電動関節だけではない
ことを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記第１工程が終了した段階において、前記少なくとも１個の二次電動関節は、該少なくとも１個の二次電動関節の回転軸と前記末端部との間の距離が前記二次電動関節以外の電動関節と前記末端部との間の距離に対して小さくなるように配置されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、末端部が移動可能なマニピュレータロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
マニピュレータロボットは、空間におけるオブジェクトまたはツールの移動および配置を行うために用いられる。その構造は、シリアル、パラレル、または、それほど多くはないが、ハイブリッドであることが可能である。シリアル構造の場合、ロボットを構成する様々な部品は互いに対し直列に連接されており、その相対運動は、運動の連鎖に沿って分配された作動器から得られる。パラレル構造の場合、幾つかの運動の連鎖は閉じており、そのような連鎖を構成する要素が必ずしもすべて作動する訳ではない。
【０００３】
シリアル、ハイブリッド、またはパラレルのマニピュレータロボットは、一定の度数のロボットフレキシビリティを有し、それによってオブジェクトが取扱われる自由度を得ることが可能となっている。
【０００４】
工業規模で販売されている大抵のシリアルロボットは、スカラ（ＳＣＡＲＡ）タイプおよび擬人化タイプのいずれかである。
−ＳＣＡＲＡタイプでは、１つの平面内に２つの可動腕を有し、（おそらくは、後の方の軸周りの回転によって完成する）そのような平面に対し垂直な方向のロボットフレキシビリディによって、基面に平行な面に立体を配置し配向させることが可能となっている。
【０００５】
−擬人化タイプでは、本体、肩、および腕が手首を支持しており、最終的には、６度のロボットフレキシビリティが与えられる（位置に対して３、配向に対して３）。
ロボットは、ロボットフレキシビリティの度数（作動器の数に関連する）が取り扱われる立体について得られる自由度より大きい場合、冗長となり得る。一般的には、そのようなロボットは、制御が困難であるが、作業空間に位置する障害物を回避したり、近付くことがほぼ不可能な空間において作業したりすることが可能である。
【０００６】
ＩＳＯ９２８３標準規格では、産業用ロボット、より詳細には、その配置の再現性および精度について考慮される性能基準が定められている。これまで、マニピュレータロボットの配置の再現性は、シリアルであるかパラレルであるか、冗長であるか否かを問わず、１００分の１ミリメートル付近の値を越えていない。精度の性能に関しては、さらに低く、今日最高のロボットであっても、作業空間において０．０３ミリメートル以内の正確な配置しか保証することができない。
【０００７】
時計修理のような分野において、軸を直径０．２ミリメートルの穴に挿入することが必要な場合、或いは光電子分野において、０．０１ミリメートル未満の再現性、および０．０１ミリメートル程度の配置精度が必須である。
【０００８】
幾つかの所謂特異形態について、ロボット末端部の自由度数は、局所的に厳密には、ロボットフレキシビリティの度数よりも低い。ジャコビアンマトリックスは、ロボットの幾何モデルの微分から結果的に生じるマトリックスであり；特異位置において、もはや逆転不能である。これにより、例えば、ロボットが逆転可能な微分モデルによって制御された時に、問題が生じる。更に、ロボットの末端部は、概して、根底にある制御問題に起因して、特異形態の近くの領域に配置されない。
【０００９】
特許文献１は、当該技術分野において周知であり、ミクロ運動のために、多関節ヘッド
を支持する多関節アームを含むロボットを開示している。多関節アームは、多関節ヘッドのおおざっぱな配置をもたらし、また正確な配置は、リニアベーニアによってもたらされ、ヘッドの関節を構成する。このようなロボットは、性質が異なる少なくとも６個の関節を必要とするという欠点を有する。
【００１０】
オブジェクトを３次元空間に精確に配置するために使用される所謂ミクロ／マクロ機器において、末端部の精密移動は、概して、運動連鎖の下流側に固定された独立する微調整機器によってもたらされ；アセンブリは、微調整機器の配置のために、支持構造の最低でも３個の関節を必要とし、また微調整機器自体は、３個の関節を含み、これは概して６個の関節を意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第４５２３１００号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、現状の欠点を軽減することを目的としており、とりわけ、冗長ロボットの末端部の正確な配置をもたらすことを目的とし、これにより、従来技術に対して、精度（再現性及び正確な配置）に関して改良された性能が結果的にもたらされる。加えて、本発明は、ロボット構造の基本又は特異形態に近接する領域で作用することを可能にする。マクロ／ミクロ機器に関して、本発明は、一体化構造をもたらすことにより、精密配置に用いられる関節数を実質的に減少させることを可能にする。
【００１３】
本発明は、所謂「関心領域」が存在する全体一体化および冗長ロボット構造に関し、ロボットの末端部の精密配置が獲得され得る。関心領域は、ロボットの末端部によって接近可能な作業空間全体に広がらないが、特許文献１に開示される解決策とは異なり、ロボットの末端部がいずれかの運動経路に沿って移動する好適な作動容積である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、Ｎ次元空間において、末端部を移動させるための多関節アームを含むロボットに関し、少なくともＮ＋１個の電動関節と、この電動関節の移動を制御するコンピュータとを含む。このコンピュータは、多関節アームの末端部を事前配置する第１工程と、精密配置する第２工程とを制御する。
【００１５】
前記第１工程は、多関節アームの末端部を、関心領域の最適配置領域の中心に可能な限り近くに引き込む工程からなり、中心は、Ｎ個の二次電動関節に応じて定められ、この二次関節の少なくとも１個は、回転軸である。
【００１６】
前記第２工程は、前記Ｎ個の二次電動関節を除く全ての関節を阻止する工程と、Ｎ個の二次関節の少なくとも１個の基本移動により、末端部の移動を制御する工程からなる。
特定の実施形態において：
−三次元空間への配置のための多関節アームは、少なくとも４個の電動関節を含み、その中の少なくとも２個は回転軸である。第１工程は、ロボットの末端部を関心領域にもたらす工程からなり、この関心領域は、作業空間のサブアセンブリである。また、第２工程は、３個の二次電動関節を除く全ての関節を阻止する工程と、その中の２個は回転軸であり、前記二次関節の少なくとも１個の基本移動を介して、最終配置を実行する工程とからなる；
−３次元空間への配置のための関節式アームは、少なくとも４個の電動関節を含み、その中の少なくとも１個は回転軸である。第１工程は、ロボットの末端部を関心領域にもた
らす工程からなり、この関心領域は、作業空間のサブアセンブリである。また、第２工程は、３個の二次電動関節を除く全ての関節を阻止する工程と、それらは回転軸であり、前記二次関節の基本移動を介して、最終配置を実行する工程とからなる；
−多関節構造は、少なくとも３個の電動関節を含み、その中の少なくとも２個は、所謂二次平行回転軸である。また、第１工程は、ロボットの末端部を関心領域にもたらす工程からなり；第２工程は、前記二次電動回転軸を除く全ての電動式関節を阻止する工程と、前記二次軸の少なくとも１個の回転による基本移動を介して、最終配置を実行する工程とからなる；
−空間平面への配置のための多関節アームは、少なくとも３個の電動
関節を含み、その中の少なくとも１個は回転軸である。第１工程は、ロボットの末端部を関心領域にもたらす工程からなり、この関心領域は、作業空間のサブアセンブリである。また、第２工程は、２個の二次電動関節を除く全ての関節を阻止する工程と、それらは回転軸であり、前記二次関節の少なくとも１個の基本移動を介して、最終配置を実行する工程とからなる；
−三次元空間への配置のための多関節アームは、少なくとも４個のシリアル電動関節を含み、その中の少なくとも３個は、所謂二次回転軸であり、第１工程は、ロボットの末端部を関心領域にもたらす工程からなり、この関心領域は、作業空間のサブアセンブリである。３個の二次回転軸に対するレバーアームは、長さが短い。また、第２工程は、前記二次電動回転軸を除く全ての関節を阻止する工程と、前記二次軸の少なくとも１個の回転による基本移動を介して、最終配置を開始する工程とからなる；
−多関節アームは、少なくとも３個のシリアル電動関節を含み、その中の少なくとも２個は、所謂二次平行回転軸である。また、第１工程は、ロボットの末端部を、関心領域、もっと強い理由から、最適配置領域にもたらす工程からなり、この最適配置領域は、円板であり、その中心は、操作アームの末端部を含むと共に二次回転軸と直交する平面に記される二等辺直角三角形の斜辺と対向させられる頂点であり、斜辺は、第１二次回転軸上の第１頂点と、第２二次回転軸上の第２頂点とを有する；この円板の直径は、２個の二次回転軸の間の距離とおおよそ等しい；第２工程は、前記二次電動回転軸を除く全ての電動関節を阻止する工程と、前記二次軸の少なくとも１個の回転による基本移動を介して、最終配置を実行する工程とからなる；
前記ロボットは、運動連鎖の上流側に配置される少なくとも１個の付加的な関節と、この付加的な１個の関節又は複数の関節の作用を介して、関心領域の画定を可能にする冒頭工程とからなる；
−精密配置は、調和点と呼ばれる特定の点から目標点までの運動経路の一部の再現を介して間接的に得られ、その結果、乾燥摩擦の問題が解決する。調和点は、目標点と連結させられる不感帯の外部に配置される点である；
−精密配置は、ロボットの末端部の位置および目標点の間の距離を減少させることを可能にすると共に、二次的軸の周りにおける基本回転を介して、ロボットの制御を可能にする位置外受容情報の処理によって得られる；
−両工程は、連続移動に対する制御法則を準備するために、実行に先立ち計算される；
−両工程は、移動の間の制御法則および定期的な再計算を準備するために、実行に先立ち算定される；
−精密配置のためのこのような冗長ロボットの構成は、各工程において、逆転可能な幾何モデルを有することを可能にする；
−精密配置のための冗長ロボットの制御は、事前配置段階の完了に際して、より良好な配置精度のために、局所補正方法を用いる；
−手首はロボットの端部に固定されており、オブジェクト又はツールの配向制御を可能にする。
【００１７】
他の実施形態において：
−二次軸は、目標点に対して最も小さいレバーアームを有するものとして選択される；
−両方の二次軸の間の距離は、第２及び第３軸の間の距離、ならびに第３軸及び末端点の間の距離よりも小さい；
−二次関節の角度位置センサは、他の関節のセンサの分解能よりも大きい分解能を有する；
−精密配置のための冗長ロボットの２工程構成は、運動連鎖における２個の連続的平行回転軸の冗長性に起因して、各工程において、逆転可能な幾何モデルを有することを可能にする。
【００１８】
−ロボット構造は、冗長形態に従うシリアル、ハイブリッド、又はパラレルモードの少なくとも３個の多関節セグメントからなり、固有受容センサは、運動連鎖の作動器に関する情報を得ることを可能にし、またコンピュータは、この運動連鎖を制御することを可能にする。
【００１９】
−ロボット構造を構成する２つのタイプの関節は、運動連鎖において定められる：配置及び配向用関節は、一次関節（回転、直動式、又は当該技術分野に属する者に周知のあらゆる型の関節）と呼ばれ、更にその中で、ロボットの末端部の精密配置に用いられる幾つかの回転関節は、所謂二次関節である。運動連鎖における二次回転関節の選択は、ロボット構造の形態に応じており、幾つかの回転関節は、所定の形態に対して二次関節として、また別の形態に対して一次関節としてのみ構成され得る。二次軸の選択は、二次回転軸およびロボット末端部の間における距離が、非二次回転軸およびロボット末端部の間の距離に対して小さいという原理に基づく。
【００２０】
代替実施形態において、幾つかの二次電動回転関節は、少なくとも１個の電動回転関節が二次関節の中に留まるならば、平面又は三次元空間への正確な配置を可能にするために、直動リンクによって置き換えられてよい；それ故、三次元空間への精密配置のために、二次関節は、図１０に示されるように、２個の回転関節及び電動直動関節の組み合わせから、或いは回転関節及び２個の電動直動関節の組み合わせから結果的に生じる；平面への配置について、二次関節は、図８−ｅに示されるように、１個の電動回転関節および１個の電動直動関節の組み合わせから結果的に生じ得る。
【００２１】
関心領域は、ロボット構造の形態に本質的にもとづく作業空間の制限された領域であり、また、以下の特性が確認される：ロボットの末端部は関心領域に配置される；二次回転軸を制御することにより得られる位置の空間分解能は、残りの作業空間においてより精密である；基本回転によって誘発される二次回転軸周りにおける基本ベクトル移動は、空間におけるファミリー発生ベクトル、理想的には直交基線を形成する。
【００２２】
三次元空間への精密配置に対して、３個の二次関節が、運動連鎖から選択される。平面への精密配置に対して、２個の二次関節が、運動連鎖から選択される。直線への精密配置に対して、１個の二次関節が運動連鎖において選択される。しかしながら、このような様々な場合において、予め定められたよりも多くの二次関節を選択することが必要であるかもしれない。なぜならば、当該技術分野に属する者であれば、基本移動から結果的に生じる局所的冗長性を管理し得る制御を構成して、求められる移動のベクトル空間に連結されたベクトルファミリーを形成することができ、本発明の原理および効果は、有効なままである。
【００２３】
関心領域内において、最適配置領域が区別され得る。最適配置領域の中心は、二次軸から同じ距離に配置されるＯＰＡの特定の点であり、また、基本回転によって二次回転軸回りに誘発される基本ベクトル移動は、空間内におけるベクトルの直交ベースを形成する。
【００２４】
全ての冗長ロボット構造が、必ずしも関心領域、もっと強い理由からＯＰＡを有するわ
けではない。
特定のロボット構造について、関心領域及びＯＰＡは、運動連鎖の形態に応じる。しかしながら、作業空間の一部のみが、関心領域となり得る。ロボット構造の設計者は、注意深くしなければならず、また、ＯＰＡが存在し得、十分な容積を有し、且つ所望される用途に応じた移動及び形態によって接近可能であり得るように、その形状寸法を定めなければならない。使用者については、可能な形態全てから選択しなければならず、それは使用者に、精密な配置が所望される領域、および関心領域、或いはもっと強い理由からＯＰＡを一致させることを可能にする。理想的には、精密配置は、ＯＰＡの中心近くの領域で実行される。
【００２５】
最終配置がＯＰＡの中心で実行された時に、精密配置の空間制御は、二次軸の制御に対して分離される。
関心領域に留まりつつ、ＯＰＡの中心から更に遠くに到達した時に、部分結合が現れ得る。
【００２６】
本発明は、２つの独立した工程に分解され得る精密配置制御に関連する：第１工程は、事前配置工程とも呼ばれ、操作アームの末端部を関心領域、もっと強い意味でＯＰＡにもたらす工程からなり；第２工程は、１個又は幾つかの二次関節のみを使用して、操作アームの末端部を精密配置する工程からなる。
【００２７】
精密配置工程の間に、二次回転軸のみが作動させられる。本構成により、また、角度エンコーダの等しい分解能を伴い、これは、二次回転軸に対して見積もられる配置再現性の著しく且つ計算された改良を可能にする。他方では、ＯＰＡの中心において、直交座標空間及び二次関節空間の間における制御は分離される。配置における再現性のこの小さい値は、再現性「領域」に固有の非直線性を厳密に制限することにより、位置制御偏差を局所的に正すことを可能にする。例えば、「ジャンプ」楕円形制御が用いられ得る。
【００２８】
精密配置工程の間に、外受容位置センサ（機械式、デジタル式、光学式、又は他のマイクロメータ、顕微鏡、目視検査機器）からの情報は、制御システムに統合され得る。これらセンサからの情報は、所望される最終位置及び末端部によって到達される位置の間における相対的な制御偏差を得ることを可能にする。図１は、このような原理を図示する精密アセンブリテーブルに関する。本機器は、組立て板１０、レーザビーム３と関連させられた北向レーザ走査マイクロメータ１及び南向レーザ走査マイクロメータ２から形成される第１アセンブリ、レーザビーム６と関連させられた東向レーザ走査マイクロメータ４及び西向レーザ走査マイクロメータ５から形成される第２アセンブリを含む。２個の（東‐西、北‐南）レーザ走査マイクロメータは、軸８及びボア９の間の相対位置を得ることを可能にする。この制御偏差は、次に、所望される最終位置を得るために、制御システム内で使用され得る。
【００２９】
図２は、目標位置２０１及び到達される位置の間における制御偏差を正すために実行され得る様々な方法を示す。乾燥摩擦に起因して、関節の位置における小さな制御偏差は、時として、正すことが困難である。サーバ制御に関して、比例制御は、本明細書では球体２０２によって示される不感帯と呼ばれる領域において、乾燥摩擦の応力を克服するために、十分な応力（トルク又は力）を作用させることはなく、発生させられる移動は存在しない。システムの動特性と関連させられる通過現象を続いて誘発させる危険性を伴う移動を生じさせるのに十分な作用力を最終的に生じさせるサーボ制御の一体的訂正作用を待つ必要がある。これは、不感帯に配置される点２０３から点２０４まで行くことを可能にする移動経路２０５の場合である。この通過は、安全及び操作安全性に関して、二次的な作用力を有し得る。最終位置２０７は、移動経路２０８の起点２０６が不感帯の外部であるならば、直接制御（例えば、逆転差動制御）によって得られる。到達された位置２０９が不感帯にあるならば、以下の工程を用いて、精密配置を得ることが可能である。調和点２１０が定められると共に、移動経路２１１によって得られる不感帯の外側に配置される。原理は次に、最終設定点を、到達位置２１２及び目標位置２０１の間で測定される制御偏差に応じて調整することにより、このような調和点から始まる移動経路２１３を再現する工程からなる。次に移動経路２１４は、調和点２１０に戻るために用いられる。次に最終設定点が僅かに変更され、到達位置２１２及び目標位置２０１の間における制御偏差を考慮にいれる。移動経路２１６は、調和点２１０から、目標位置２０１に最も近い点２１５に至る。本工程は、最終点が目標位置２０１に十分近くなるまで再開され得る。
【００３０】
事前配置工程の間に、ロボット構造によって到達される位置の精度は、従来からの操作ロボットの精度のままである。関心領域での精密配置工程の間に、局所補正方法を用いることにより、著しく改良され得る。このような手法は、例えば、関心領域の点において、外受容性キャプタで末端部の位置を正確に測定する工程と、二次軸のみに基づいて、精密配置工程の間に、幾何（又は微分）モデルからの計算により、末端部の位置における制御偏差を推論する工程からなる。他の方針もまた考慮され得る：幾つかのセンサが関心領域に分散させられると共に、関心領域における末端部の位置を最終的に推論する一方で、非二次関節位置センサおよび運動連鎖の一部における幾何モデルの誤りに関連する不確実性を減少させることを可能にする様々な形態と結合される。この局所補正は、二次軸に関連させられた幾何モデルにおける誤差の重要性を一桁まで低減させることを可能にする。
【００３１】
ロボット構造を関心領域の外側で定められるように作用させることが可能であり、次に、ロボット操作は、精密配置を必要とすることなく、従来からの冗長ロボットの操作である。
【００３２】
作動器による関節の制御は、従来では、この種のロボットで一般的に使用される位置センサ（例えばエンコーダ）からの固有受容情報を用いて、閉鎖ループで実行される。
多関節アームの末端部に固定されるオブジェクト又はツールの配向は、従来では、運動連鎖上に分散させられる様々な関節から制御され得る。
【００３３】
代替実施形態において、末端部に固定されるオブジェクト又はツールの配向制御を可能にする手首を、自動化アームの末端部に配置することが考慮され得る。
本発明の他の特徴及び効果は、以下の説明を読む際に、また以下に簡潔に示される添付図面を参照すると明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】軸およびボアの間における相対位置を得ることを可能にする２個のレーザ走査マイクロメータを含む精密組立てテーブルに関する図。
【図２】所望位置及び到達された位置の間における偏差を訂正するための様々な移動経路を示す図。
【図３】三次元空間での精密配置のための一般的実施形態の運動連鎖を示す斜視図。
【図４】４‐ａは、三次元空間での精密配置のための第１特定実施形態の運動連鎖を示す斜視図。図４‐ｂは、三次元空間での精密配置のための第１特定実施形態の運動連鎖を示す上面図。４‐ｃは、三次元空間での精密配置のための第１特定実施形態の運動連鎖を示す側面図。
【図５】５‐ａは、三次元空間での精密配置のための第２特定実施形態の運動連鎖を示す側面図。５‐ｂは、三次元空間での精密配置のための第２特定実施形態の運動連鎖を示す上面図。
【図６】６‐ａは、三次元空間での精密配置のための第３特定実施形態の運動連鎖を示す側面図。６‐ｂは、三次元空間での精密配置のための第３特定実施形態の運動連鎖を示す上面図。
【図７】１つの空間平面における末端部の正確な配置のための一般的実施形態の運動連鎖を示す図。
【図８】８‐ａは、二次元空間での精密配置のための第１特定実施形態の運動連鎖を示す斜視図。８‐ｂは、二次元空間での精密配置のための第１特定実施形態の運動連鎖を示す上面図。８‐ｃは、局所補正方法による精度の改良を示す図。８‐ｄは、ロボットフレキシビリティの付加的な度数が２個の二次回転軸の間に挿入される代替図。８‐ｅは、直動関節が二次回転関節と置き換えられる代替実施形態を示す図。
【図９】二次元空間での精密配置のための第２特定実施形態の運動連鎖により、関心領域を画定すると共に、この領域に自動化アームの末端部への正確な配置を可能にすることを示す上面図。
【図１０】１個の二次関節が直動である三次元空間への精密配置のための特定実施形態の運動連鎖を示す上面図。
【図１１】平面への精密配置のためのハイブリッドロボット構造に対応する特定実施形態の運動連鎖を示す上面図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図３を参照すると、三次元空間への精密配置のための一般的実施形態において、ロボット構造は、二次関節とも呼ばれる３個の回転関節３０２，３０４及び３０６からなり、一方では、運動連鎖３０１を介して、枠３００と関連させられ、また他方では、運動連鎖３０３及び３０を合わせて介して、また最終的には、最後の運動連鎖によって、末端部３１０と関連させられる。ロボット構造の全体的運動連鎖は、所謂一次関節に属すると共に、運動連鎖の末端部が、二次関節のみと関連させられる作業空間よりも大きい空間で移動することを可能にする少なくとも１個の付加的関節（すなわち、第４のロボットフレキシビリティ度）を有する。第４関節は、必要に応じて、運動連鎖３０１，３０３，３０５の一つ、或いは３０６及び３１０の間に挿入されてよく、またここでは、これは回転リンク３０８に関係する。
【００３６】
本発明によって関係付けられると共に、精密配置を可能にするロボット構造は、三次元空間において、３個の所謂二次軸３０２，３０４及び３０６に対する距離が小さいが零ではない点のアセンブリに対応する所謂関心領域を画定することを可能にし、また、基本回転によって誘発される回転軸３０２，３０４及び３０６周りにおける移動は、３個のしかし同一平面ではない方向に沿って実行される。この関心領域におけるロボット構造の特定形態について、最適配置領域（ＯＰＡ）とも呼ばれるサブアセンブリが画定され、その中心は、以下のとおり定められる：これは、回転軸３０２，３０４及び３０６を含む３個の空間内平面３１１，３１２及び３１３の交点３１４である。点３１４及び回転軸３０２，３０４並びに３０６の間における距離は、実質的に同じ桁である；それらは零ではなく、また、３１０によって至り得る空間容積を画定する運動連鎖の他の特性値に対して小さい。ロボット末端部３１０が点３１４にある時に、基本回転によって回転軸３０２，３０４および３０６周りに誘発される移動は、空間内における３個の直角方向に沿って実行される。この特定形態について、ＯＰＡは、中心３１４を有する球体に対応し、且つ、その半径は、点３１４及び回転軸３０２，３０４及び３０６の間における最小距離の半分に略等しい。
【００３７】
構造制御方法は、第１のロボットフレキシビリティ度を用いて、ＯＰＡに末端部３１０を載置する工程と、次にＯＰＡ内において精密配置を得ることを可能にする二次回転関節３０２，３０４および３０６を除く全ての関節を阻止する工程からなる。点３１４において得られる空間分解能は、その結果、３個の二次作用によって発生させられる小さいレバーアームに起因して、残りの作業空間においてよりもかなり精密である。加えて、基本回転によって二次軸周りに誘発される移動は、空間内において、３個の直角方向に沿って実行され、且つ、二次関節空間および直交座標空間の間における制御が分離させられる。Ｏ
ＰＡの中心から更に遠くに達した時に、分離は消滅する傾向にあるが、配置の精度に関する効果はＯＰＡ内に、またより一般的には、関心領域と呼ばれる領域にとどまる。
【００３８】
ロボット構造はまた、三次元空間での正確な配置を得る工程からなるモードで用いられ得、３個の二次軸は、上述されるように、３１４で交差する３個の直交平面に厳密には属さないが、本発明の前記原理が用いられる：一次及び二次軸、二次軸に関する小さいレバーアーム、非同一平面二次軸によって誘発される移動。
【００３９】
ロボット構造はまた、上述された二次軸の中から少なくとも２個の軸を使用して、空間平面内において、精確な配置を得る工程からなる別の実施形態で用いられてよい。
ロボット構造はまた、上述された二次軸の中から少なくとも１個の軸を使用して、空間内の直線上に精確な配置を得る工程からなる別の実施形態で用いられてよい、
図４−ａ、４−ｂ及び４−ｃを参照すると、三次元空間への末端部の極めて精度の高い配置を可能にする特定実施形態において、ロボット構造は、２個の平行な回転軸４０２および４０４と、回転軸４０２および４０４と直角な２個の平行な回転軸４０６および４０８からなる。平面４１３は軸４０６を含むと共に、軸４０２に対して直角である。点４１０は、平面４１３の軸４０２との交点である。点４１１は、平面４１３の軸４０４との交点である。軸４０４および４０６の間における距離は、軸４０２および４０６の間の距離に０．２の割合を掛けたものと等しい。軸４０６および４０８の間における距離は、末端部３１０および軸４０８の間の距離と等しく、その０．７倍から、軸４０２および４０４の間の距離が推定され、その結果、両方の距離は、同じ桁内にとどまる。アーム４０７の長さ／アーム４０３の長さの比率を探し求めており、これは可能な限り大きくなければならない。このロボットアームの工業的用途に従い、また、ロボットアームが使用される作業空間の特性に従い、当該技術分野に属する者は、上記比率を最適化する必要がある。当該技術分野に属する者は、アーム４０７の長さを恣意的に選択すると共に、アーム４０３の長さを得るために、そのアーム４０７の長さを１０で割る。ロボットの基部４００への軸４０２の距離は、必ずしも基準でなくてもよく、且つ、作業空間内における制約に応じて決定される。４０２は、いかなる中間アーム４０１を有することなく、基部４００に直接的に固定されてよい。
【００４０】
このような構造の制御方法は、末端部３１０を軸４０２，４０４及び４０６に近接した関心領域に配置するために、回転軸４０２，４０６および４０８を駆動させる工程を含む。理想的には、当該技術分野に属する者であれば、末端部３１０をＯＰＡの中心４１２に近接して配置してみようとするであろう。ＯＰＡの中心は、平面４１３の二等辺直角三角形の頂点４１２であり、その斜辺は、点４１０および点４１１を接続させるセグメントである。４１２および回転軸４０６の間の距離は、４１２および４１０の間の距離と等しい。一次関節の形態に応じて、点４１２は、空間内に様々な位置を有してよい。所定の形態について、ＯＰＡは球体に対応しており、その中心４１２および半径は、４１０および４１２の間の距離の半分に実質的に等しい。ＯＰＡへの末端部の配置は、末端部３１０に対して回転軸４０２，４０４および４０６と関連付けられたレバーアームの全長を最小減にすることを目的としているが、操作アームの端部が、二次軸の三次元空間内で制御され得るように、これらを無効にすることはない。３１０がＯＰＡ内に配置されると、軸４０８は阻止される。次に、軸４０２，４０４および４０６は、空間での精密配置を得るように駆動させられる。点４１２に関しては、軸４０２，４０４および４０６の回転によって誘発される基本移動は、３つの直角方向で実行される。加えて、二次軸の角度センサでの等しい制御および分解能を伴い、二次軸の基本回転から結果的に生じる位置増分量は、３つの直角方向で同一である。末端部がＯＰＡにとどまりつつ、更に点４１２から離れるならば、基本移動はもはや必ずしも直交しないが、直線方向に独立したままであり、また、角度センサにおいて等しい制御および分解能を伴い、位置増分量は実質的に変化し得る。しかしながら、配置の精度における改良に関する利点は影響されない。
【００４１】
空間分解能は、デジタル制御分解能と関連しており、作動器制御システムの性能は、とりわけ、分散行列および固有受容センサ分解能によって、また、ロボットアームの空間形態に特徴付けられる。現代のシステムでは、デジタル制御の分解能は、コンピュータによる二重精密加工のおかげで、準連続として考慮され得る。図示されるロボット構造は、軸４０２，４０４および４０６を制御することにより、ＯＰＡ内において、残りの作業空間においてよりも、一層精密な空間分解能および一層良好な再現性を得ることができる。
【００４２】
軸４０２および４０４は平行であるので、ロボット構造の冗長性は、事前配置および精密配置の両段階の間に、機構の制御について、特定の問題を生じさせない。実際のところ、冗長ロボットの駆動は、制御工程において付加的な基準を組込む（例えば、エネルギ基準を最適化する）必要があるので、常に困難である。次に、事前配置段階の間に、軸４０２，４０６および４０８は、末端部をＯＰＡにもたらすという目的のみを伴い、もっぱら駆動させられ得る：この段階の間に、ロボット構造は、従来からの逆転可能な幾何モデルを有する。精密配置段階の間に、軸４０２，４０４および４０６のみが駆動させられ、且つ、幾何モデルは未だ、通常どおり局所的に逆転可能である。
【００４３】
図５−ａおよび５−ｂを参照すると、特定の実施形態において、三次元空間でのロボットの末端部の正確な配置のためのロボット構造は、３つの平行な軸５０２，５０６および５０８と、５０２，５０６および５０８と直角な１つの軸５０４の基準形態からなる。基準形態を除き、軸５０６および５０８は常に平行であるが、軸５０２とはもはや必ずしも平行でない。
【００４４】
本構造の寸法に関して、当該技術分野に属する者であれば、作業空間における制約を考慮しつつ、アーム５０７の長さ／アーム５０５の長さの比率を可能な限り大きく得ようとする。アーム５０７および５０９の長さは、互いに１０パーセント以内で実質的に等しい。アーム５０７の全長は、制約がないので、軸５０４および５０６の間の距離よりも少なくとも１０倍長い。
【００４５】
この構造の制御は、全ての点において、前述の構造と同一であり、回転軸５０４，５０６および５０８の作用を介して、関心領域への末端部３１０の配置で始まる。次に、端部３１０が配置されると、軸５０８が阻止され、且つ、５０２，５０４および５０６の同時作用のおかげで、正確な配置が生じる。
【００４６】
図６−ａおよび６−ｂを参照すると、特定の実施形態において、三次元空間へのロボットの末端部の正確な配置のためのロボット構造は、３つの平行な軸６０４，６０６および６０８と、６０４，６０６および６０８と直角な１つの軸６０２からなる。
【００４７】
本構造を一定の大きさに作るために、当該技術分野に属する者であれば、作業空間での制約を考慮しつつ、アーム６０７の長さ／アーム６０５の長さの比率を可能な限り大きく得ようとする。アーム６０７および６０９の長さは、実質的に１０パーセント以内である。アーム６０７の長さは、制約がないので、アーム６０５の長さよりも少なくとも１０倍長い。
【００４８】
この構造の制御は、全ての点において、前述の構造と同一であり、回転軸６０２，６０６および６０８（又は回転軸６０２，６０４および６０８）の作用を介して、関心領域へのアームの末端部３１０の配置で始まる。また、末端部３１０が配置されると、軸６０８が阻止され、且つ、６０２，６０４および６０６の結合作動のおかげで、正確な配置が生じる。
【００４９】
図７を参照すると、空間内の１つの平面（Ｐ）への末端部３１０およびロボット構造の配置を可能にする一般的実施形態において、構造は、３個の運動連鎖７０１，７０３および７０５と、平面（Ｐ）と直角な２つの回転軸７０２，７０４からなる。運動連鎖７０１は、回転リンク７０２を支持体７００と連結させる；運動連鎖７０３は、２個の回転接合部７０２および７０４を連結させる；運動連鎖７０５は、回転リンク７０４を末端部３１０と連結させる。平面内での付加的なロボットフレキシビリティ度は、次に、運動連鎖７０１，７０３又は７０５の少なくとも１つに一体化される。このロボットフレキシビリティ度は、関節７０２および７０４に基づくスカラタイプのロボット構造によって到達され得る空間に対して、末端部３１０によって到達され得る空間を著しく拡張することを目的とする。
【００５０】
点７０６は、平面（Ｐ）および軸７０２の間の交点である。点７０８は、平面（Ｐ）および軸７０４の間の交点である。平面（Ｐ）の正方形は、その対角線が点７０６および７０８を接続しており、２個の新しい頂点７０７および７０９を画定している。この一般的な場合において、また、いわゆる二次回転軸７０２および７０４の所定形態について、複数のＯＰＡ（ＯＰＡ１およびＯＰＡ２によって指示される）が存在し、それらの中心は、点７０７および７０９である。ＯＰＡは、７０７および７０９上に中心が置かれた円板であり、その半径は、７０６および７０９の間の距離の半分と等しい。
【００５１】
この構造の制御は、以下のとおりである：−運動連鎖の全てのロボットフレキシビリティ度を含む一次関節を作動させることにより、末端部３１０をＯＰＡに載置する工程；−軸７０２および７０４に沿って、二次回転体を除く全てのロボットフレキシビリティ度を阻止する工程；−軸７０２および７０４を作動させることにより、精密配置を実行する工程。次に、末端部３１０が、例えば、７０９にあるならば、軸７０２および７０４の回転により誘発される基本移動は、平面（Ｐ）内において、７０９から７０６へ、また７０９から７０８へ、２つの直角方向に沿って実行される。加えて、軸７０２および７０４の角度センサでの等しい制御および分解能を伴い、位置増分量は、両方の直角方向で同一である。末端部３１０がＯＰＡ１内にとどまりつつ、点７０９から更に離れて移動するならば、基本移動はもはや、互いに必ずしも直角でないが、直線方向に独立した状態にとどまり、また、角度センサでの等しい分解能を伴い、誘発される位置増分量は実質的に変化し得る。しかしながら、配置精度における改良に関する効果は、影響されないままである。
【００５２】
関心領域（ＺＩ１およびＺＩ２）と呼ばれるＯＰＡよりも広い領域において、軸７０２および７０４の短い距離は、精密配置の間に、ＯＰＡに関して実際は低下させられた性能を伴う特定の効果を得ることを可能にするが、残りの作業空間においてよりも関心をひくことが多い。
【００５３】
特定の用途でないかぎり、点３１０は、端部７０６および７０８を有するセグメントの中心に配置されるべきではない。なぜならば、二次軸７０２および７０４の基本回転によって誘発される基本移動は、次に、点７０７および７０９をつなぐ方向に沿って、直線方向に独立している（局所特異性）からである。
【００５４】
ＯＰＡは、ロボット構造の形態に応じ、且つ、アームの端部、および必要に応じて加工される部品に対して支持されるツールの配置および移動方法にも応じる。前述の工程において、いくらかの一次ロボットフレキシビリティ度に作用することにより、作業空間において、幾らかの自由度を伴い、ＯＰＡの中心の位置を選択することが可能である。
【００５５】
平行関節軸７０２に沿った電動直動関節は、運動連鎖７０５の端部に付加され得、三次元空間での精密配置を可能にし、この原理は、図１０の特定実施形態によって示される。
図８−ａおよび８−ｂを参照すると、ロボット構造の末端部を平面空間に配置すること
を可能にする特定実施形態において、構造は、平面８１１と直角であり、ひいては互いに平行な３個の回転リンク８０２，８０４および８０６からなる。回転接合部８０２は、一方では、１個のアーム８０１によって、空間８００と一体的な支持体に固定され、また他方では、１個のアーム８０３によって、回転体８０４に関連させられている。アーム８０５は、回転リンク８０４および８０６を支持する。回転リンク８０６は、アーム８０７を制御する。配置される末端部３１０は、アーム８０７と一体化している。マース（ｍａｒｓ）８０５および８０７の長さは、アーム８０３の長さのおおよそ半分の許容誤差を伴い、互いに実質的に等しい。当該技術分野に属する者であれば、作業空間における制約を考慮しつつ、可能な限り大きい８０５の長さ／８０３の長さの比率を得ようとする。制約がなければ、当該技術分野に属する者であれば、アーム８０５よりも少なくとも１０分の１小さいアーム８０３の長さを考慮するであろう。アーム８０５の長さは、所望される作業空間の寸法に応じて選択される。
【００５６】
平面８１１は点３１０を含むと共に、回転軸８０２，８０４および８０６と直角である。この場合、ＯＰＡの中心は、平面８１１内に記される二等辺直角三角形の頂点８１０であり、その斜辺の端部は、軸８０２との平面８１１の交点８０８、および頂点８０４との平面８１１の交点８０９である。軸８０２および８０４の形態に応じて、点８１０は空間内において、様々な位置を占める。所定の形態について、関心領域は、円板に対応しており、その中心８１０および半径は、８１０および８０８の間の距離の半分に実質的に等しい。
【００５７】
この構造の制御は、以下のとおり作動させられる：−回転軸８０２を阻止する工程；−８０４および８０６を作動させることにより、端部３１０を関心領域に載置する工程；−８０６を阻止する工程；−８０２および８０４を作動させることにより、精密配置を実行する工程。次に、末端部３１０が点８１０にあるならば、軸８０２および８０４の回転によって誘発される基本移動は、平面８１１内において、２つの直角方向に沿って（８１０から８０８へ、また８１０から８０９へ）実行される。加えて、軸８０２および８０４の角度センサにおける等しい制御および分解能を伴い、位置増分量は、これら２つの直角方向において同一である。前述の工程において、軸８０２を作動させることにより、ＯＰＡの中心の位置を選択することが可能である。末端部３１０がＯＰＡ内にとどまりつつ、点８１０から更に離れるならば、基本移動はもはや必ずしも直交していないが、直線方向に独立したままであり、また角度センサの等しい分解能を伴い、誘発される位置増分量は実質的に変化し得る。しかしながら、配置の改良および精度に関する効果は、影響されないままである。
【００５８】
図８−ｃを参照すると、配置精度は、事前配置段階後に、局所補正法を用いることにより、関心領域において著しく改良され得る。２個の外受容性センサ８１２および８１３、例えばデジタルマイクロメータは、関心領域において、末端部３１０の位置を精確に知ることができる。精密配置工程の間に、関節８０６が阻止された状態で、移動は軸８０２および８０４からのみ実行される。平面内において、二次軸の角度移動を直交座標移動と連結させる二次幾何モデルは、８０４および３１０の間で評価される距離から再構築され得る。局所基準システムにおける新しい基準から始まり、この補正作用のおかげで、補正の間に、３１０の位置より移動経路８１４での移動は、二次幾何モデルによって積算される。二次軸に対して短いレバーアームの長さに起因して、二次軸上に載置されるセンサの分解能は概して、非二次軸上においてよりも良好なので、二次軸８０２および８０４の間における短い距離に起因して、補正作用のおかげで、関心領域内における配置精度に関する性能は、全ての一次関節を考慮して、位置評価が幾何モデルから計算された時よりも、非常に良好である。
【００５９】
図８−ｄを参照すると、空間平面へのロボット構造の末端部の配置を可能にする特定実
施形態において、構造は３個の回転接合部８０２，８０４および８０６からなり、８０２および８０６は、二次回転軸であり、また８０４のみが一次回転軸である。ＯＰＡの中心８１０は、二次軸８０２および８０６に関して上述されたように定められる。制御方法は、事前配置段階が完了したときに８０４を阻止する工程と、精密配置段階の間のみに、二次軸８０２および８０６を作動させる工程とからなる。前の場合と異なり、軸８０４に対して与えられる角度設定値に応じて、軸８０２および８０６の間における距離に作用することにより、二次回転軸に対するＯＰＡの中心８１０の位置を変更することが可能である。これにより、精密配置段階の間に、両方の直角方向に沿った移動の感度を減少させ、或いは改良することが可能となる。別の利点としては、本機器は、既存のスカラロボットと一体化させられ得、末端部品は、軸８０６への十分な分解能を有するスカラロボットの端部に取り付けられるツールとみなされ得るアーム８０７および３１０からなる。欠点としては、軸８０４に対して与えられる角度設定値の特定の値についてのみ、ＯＰＡの中心に載置され得ないことである。
【００６０】
前記構造の代替解決策において、回転軸８０２，８０４および８０６は、必ずしも厳密に平行でなくてよいが、二次軸の作動による精密配置段階の間における末端部の移動は、同一平面上にとどまり、また、精度における性能に関する構造の効果は、前の場合と同様に定められ得るＯＰＡ内にとどまる。
【００６１】
図８−ｅを参照すると、ロボット構造の末端部を空間平面内に配置することを可能にする特定実施形態において、二次関節は、垂直回転リンク８０２および水平直動リンク８１６である；精密配置の調整は、ある方向に沿って最適な分解能を与える関節８０２の小さいレバーアームによって、且つ、直角方向での直動関節８１６によってもたらされる。三次元空間での精密配置をもたらすために、付加的な垂直方向直動接合部を加えることも、考慮され得る。
【００６２】
図９を参照すると、空間平面（Ｐ）へのロボット構造の末端部の配置を可能にする特定実施形態において、ＯＰＡのより広い画定の可能性を伴い、本構造は、全てが互いに平行な５個の回転接合部９０２，９０４，８０２，８０４，８０６からなる。
【００６３】
本構造において、運動連鎖９０２−９０３−９０４−９０５は、スカラタイプのロボット構造に対応する一方、運動連鎖８０２−８０４−８０５−８０６−８０７−３１０は、平面内への精密配置のための前述された構造から構成され得る。
【００６４】
このような構造の制御は、回転接合部９０２および９０４のおかげで、平面空間内にＯＰＡを画定する工程から始まる。それ故、ＯＰＡの中心８１０は、当該技術分野に属する者によって、運動連鎖９０２−９０３−９０４−９０５からなるスカラロボットの作業空間の恣意的な領域に配置され得る。
【００６５】
次に、当該技術分野に属する者は、９０２および９０４のおかげで、ＯＰＡの中心を選択した後に、前述された方法に従い、正確な配置を進め得る。当該技術分野に属する者によって所望される全ての関心領域が、運動連鎖９０２−９０３−９０４−９０５に対応してスカラロボットによって到達され得る空間に属するように、寸法の選択がなされなければならない。９０３および９０５の間における全長の分布は、当該技術分野に属する者によって積算される。制約がなければ、両方のアームは同一の長さを有する。
【００６６】
本構造は、有利には、ＯＰＡの中心を所望される目標の可能な限り近くに配置するように、必要に応じて、ＯＰＡの中心を配置し、ロボットアームの末端部の事前配置および精密配置を実行する工程を再生することにより、より広い作業空間領域において、精密配置を実行することを可能にする。
【００６７】
図１０を参照すると、三次元空間でのロボット構造の末端部の配置を可能にする一実施形態において、本構造は、３個の回転接合部８０２，８０４，８０６からなり、これらは全て共に平行であると共に、同様に平行な軸に沿って直動接合部８５０を有し、精密配置は、二次関節８０２，８０４および８５０の基本移動によって得られ、関節８０６は事前配置段階の後に阻止される。
【００６８】
図１１を参照すると、平面での末端部の配置を可能にするハイブリッドロボット構造に関連する一実施形態において、本構造は、３個の電動回転接合部８０２，８０４および８０６と、３個の受動回転接合部８２５，８２６および８２７からなる。電動回転関節８０２は、セグメント８２２の角度位置を制御し、且つ、回転関節８０４は、セグメント８２４の角度位置を制御する。セグメント８２２，８２３，８２４および関節８２６および８２７の間におけるセグメント８０５の部分は、台形、理想的には菱形を形成する。ＯＰＡの中心８１０は、セグメント８０５において、関節８２７に対する関節８２６の対称位置に配置される。制御方法は、事前配置段階後に８０６を阻止する工程と、次に、精密配置段階のみにおいて、二次軸８０２および８０４を作動させる工程からなる。三次元空間内において、末端部３１０を精密に配置するように、セグメント８０７の端部において、８０２に平行な軸に沿って、電動直動接合部を付加することが考慮され得る。
【図２】
0005480247.tif 000002
【図３】
0005480247.tif 000003
【図４−ａ】
0005480247.tif 000004
【図４−ｂ】
0005480247.tif 000005
【図４−ｃ】
0005480247.tif 000006
【図５ａ】
0005480247.tif 000007
【図５ｂ】
0005480247.tif 000008
【図６−ａ−６−ｂ】
0005480247.tif 000009
【図７】
0005480247.tif 000010
【図８−ａ】
0005480247.tif 000011
【図８−ｂ】
0005480247.tif 000012
【図８−ｃ】
0005480247.tif 000013
【図８−ｄ】
0005480247.tif 000014
【図８−ｅ】
0005480247.tif 000015
【図９】
0005480247.tif 000016
【図１０】
0005480247.tif 000017
【図１１】
0005480247.tif 000018
【図１】
0005480247.tif 000019